5. Находим значение коэффициента /7; по ближайшему коэффициента а_т ц = 0,87.

6. Значению

   Находим требуемую площадь арматуры:

М, 100-10⁶ ^_ПЛ 2

А,, = —— = = 690 мм

Л'd- f_yd 450-0,87-370

7. Принимаем 2 стержня 0 22 A_sl = 760лш² S500

16. Дать определение понятию «ферма». Указать на схеме основные элементы и генеральные размеры фермы.

Подобрать сечение стержня решетки фермы из равнополочных уголков. На стержень действует сжимающее усилие N = 520 кН. Геометрическая длина стержня / = 4020 мм (расчетные длины l^x_ef = 0,8 • /;

l^y’_f=l). Толщина фасонки t = 12 мм. Коэффициент условий работы у_с=0,8.

Материал стержня и фасонки сталь С255. Выполнить проверку прочности принятого стержня.

ОТВЕТ

Фермой называют решетчатую конструкцию, концы стержней которой соединены в узлах и образуют геометрически неизменяемую систему. Стропильные фермы применяют для перекрытия пролетов промышленных зданий, больших залов гражданских зданий, для перекрытия пролетов мостов.

1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3- стойка; 4 - подвеска; 5 - раскос

Генеральными размерами фермы являются: L — пролет, с1в — панель (расстояние между узлами) по верху, d_H — то же по низу, h — высота фермы в коньке, ho — высота фермы на опоре. Расстояние между узлами решетки dg, с1н — верхний и нижний размеры панели принимаются одинаковыми и зависят от размера плит покрытия (перекрытия) или шага прогонов. Чаще всего размер панелей принимают 3000 мм

Задача

Из условия прочности центрально сжатых элементов определяем площадь поперечного сечения^.

^N ^ D Л ^

< 'Ry • у => А =

<р-А <p-Ry-r_c

R_y — расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y=250 МПа

Задаемся гибкостью Я=80 (от 70 до 100)

ср - коэффициент продольного изгиба таблица 72 (СНиП) ^9=0,641

520-Ю³ _{2 ЛП}'_{Г 2}

А- = 4056мм =40,56см

0,641-250-0,8

,, 40,56 __ ₂

Площадь одного уголка —-— = 20,28см

По сортаменту прокатных профилей принимаем равнополочный уголок 125x125x9

А= 22,0 см², /_х=3,86см, i_y=5,56 см Проверяем принятое сечение. Определяем гибкость раскоса в плоскости фермы и из плоскости фермы.

l^x_ef= 0,8- 4020 = 3216лш

l^y_ef - 4020лш

83.3

(, 38,6

i_4020 _₇₂

1. 55.6

по наибольшему значению находим ср (таблица 72 СНиП) ^9=0,635 Проверка устойчивости

520-Ю³

<250-0,8

0,635-2-2200

Ш,1МПа<200МПа

Прочность сечения обеспечена

Окончательно принимаем сечение сжатого раскоса из двух уголков 125x125x9

16. Дать определение понятию «колонна» и основные ее частей. Выбрать и назвать из представленных на рисунке форм поперечного сечения стальных колонн поперечные сечения сквозных стальных колонн.

Определить несущую способность основной стальной колонны общественного здания, выполненной из двутавра №40К4. Высота этажа здания / = 4,2 м. Материал сталь С345. Коэффициент условий работы у_с=0,95.

а)

б)

У I

х

КЗе

У\

У\

V;

±Т

е)

У:

ГЯ7

ОТВЕТ

Колонной называют вертикальный стержень, воспринимающий сжимающие усилия и передающий давление на нижележащие части сооружения или на фундамент. Колонны применяют для поддержки перекрытий и покрытий, стенового ограждения, а также конструкций инженерных сооружений — путепроводов, эстакад, бункеров, галерей и др.

В колонне различают три основные части: оголовок, на который опирается поддерживаемая конструкция, стержень, воспринимающий нагрузку, и базу, передающую давление колонны на фундамент или нижележащую конструкцию.

е - сквозное сечение из двух швеллеров; ж - сквозное сечение из четырех уголков.

Задача

Несущую способность колонны определяем из условия устойчивости:

N

—-^^Ry-r_c^^N = R_y-r_c-<p-^A <р- А

R_y — расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y =315 МПа

По сортаменту прокатных профилей находим геометрические характеристики сечения двутавра № 40К4: ^4=308,60 см²; /_х=17,85см; i_y= 10,10 см.

Определяем коэффициент продольного изгиба ср в зависимости от гибкости и расчетного сопротивления Гибкость колонны:

^min

ц — коэффициент учитывающий закрепление колонны ц=\

l_eff- Г 4200 = 4200мм

4200

X - = 42 по таблице 72 определяем ср= 0,862 (по интерполяции)

N = 315 • 0,95 • 0,862 • 30860 = 7960445Я = 7960/<Я Несущая способность колонны составляет 7960 кН.

18. Перечислить факторы, влияющие на прочность кладки при сжатии. Описать влияние на прочность кладки качества выполнения вертикальных швов.

Подобрать сечение центрально-сжатой колонны общественного здания, выполненной из кирпича силикатного М75 и раствора М50. Высота этажа Н= 4,2 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента надежности по ответственности N = 710 кН. Проверить несущую способность колонны.

ОТВЕТ

На прочность кладки при сжатии влияет прочность камня и раствора, форма и размеры камней, наличие пустот, качество кладки, уход за ней и система перевязки.

Анализ работы каменной кладки при сжатии показал, что вертикальные швы практически не участвуют в работе из-за нарушения сцепления раствора с камнем вследствие его усадки в процессе твердения. Поэтому нагрузка на нижележащие слои кладки передается через горизонтальные швы. Причем передача нагрузки происходит неравномерно, так как и плотность, и жест­кость раствора по длине шва неодинаковы, да и опорные плоскости камней имеют неровности. Неравномерность передачи нагрузки по отдельным точкам наиболее плотного соприкосновения раствора и камней вызывает в последних не только напряжения сжатия, но и изгиба и среза. При сжатии кладки появляются поперечные деформации в горизонтальных швах и камнях, вызывающие по плоскостям соприкосновения образование касатель­ных напряжений, приводящих к растяжению камней.

Задача

Площадь сечения центрально-сжатой колонны выражаем из условия прочности:

N

N < т- ер • R • А ^ А =

^g m_g'(p'R

Задаемся m_g = 1; <р = 1.

Расчетное сопротивление кладки сжатию Я=1,ЗМПа.

А = ^0000 _ 546154^^2 Ъ-h- у]~А = л/546154 = 139мм принимаем 111,3

размер столба кратно размеру кирпича с учетом швов 770x770мм А=770²=592900мм²

Проверяем прочность принятого сечения столба. т . = 1 так как Ь>30см

Определяем гибкость столба:

1. = 0,289/z = 0,289 • 770 = 222,5мм 4200 ₌1 ^ ₌ 4200 ₌

^г 222,5 770

Упругая характеристика кладки а = 750 Коэффициент продольного изгиба ср = 0,95

= 1 • 0,95 • 1,3 • 592900 = 73223 \Н = 732,23кЯ N = 1\0кН < N_ce4 = 732,23k# Окончательно принимаем сечение 770x770мм.

19. Дать определение понятию «плита». Назвать виды армирования пустотной плиты, приведенной на рисунке 1.

Подобрать продольную арматуру железобетонной балки прямоугольного сечения Z>=250mm /z=500mm. На балку действует изгибающий момент M$d ⁼ 70 кН-м. Класс среды по условиям эксплуатации ХС1. Арматура стержневая горячекатаная S500.

Рис. 1

ОТВЕТ

Плитами называют элементы, у которых один размер (толщина) значительно меньше двух других.

Плиты по исполнению могут быть сборными, монолитными и сборно­монолитными, по статической схеме работы они различаются на однопролетные, многопролетные и консольные, по конструкции — сплошные, пустотные и ребристые.

Армирование предварительно напряженной пустотной плиты перекрытия: а) продольный разрез плиты; б) поперечный разрез плиты; 1 — предварительно напряженная арматура; 2 — сетка, окружающая предва­рительно напряженную арматуру на участках передачи напряжения; 3 — каркасы; 4 — монтажная сетка

Задача

f

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd = ——. f_ck -

Гс

нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), у_с- частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 у_с= 1,5)

⁼¹⁰'^6МПа

2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):

/„,=450 МПа

3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=25

мм.

4. Определяем рабочую высоту балки:

d-h-c- 500 — 25 = 475мм

5. Находим значение коэффициента а_т и а_ш:

а = Мм = _{= 0}Ц7

^т a-fcd'K'd² 1 • 10,6 • 250 • 475² а_т=0,т< а_Ххт = 0,42; коэффициент а_т меньше граничного значения, следовательно, изменять сечение балки не требуется.

6. Находим значение коэффициента tj ; по ближайшему значению коэффициента а_т ij = 0,935.

1. Находим требуемую площадь арматуры:

M_sd 70-10⁶ ₂

Ал — = = 350мм

11. ■ d- f_yd 450-0,935-475

2. Принимаем 2 стержня 016 A_sl = 402лш² S500

20. Перечислить виды сварки. Охарактеризовать сварку порошковой проволокой.

Проверить прочность сварного соединения растягиваемого усилием N = 430 кН (у_с = 1,0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С285, толщиной / = 12 мм, шириной / = 20 см.

ОТВЕТ

При изготовлении стальных конструкций наибольшее применение нашли электродуговые виды сварки плавящимся электродом — ручная, полуавтоматическая и автоматическая, а также контактные виды сварки — точечная, шовная и стыковая

Сварка порошковой проволокой выполняется полуавтоматическим и автоматическим способами. Порошковая проволока представляет собой металлическую оболочку из стальной ленты толщиной 0,2—0,5 мм, заполненную шихтой специального состава. Контактная сварка является одним из видов сварки давлением и основана на нагреве и пластическом деформировании соединяемых эле ментов. Нагрев металла осуществляется электротоком, проходящим через контактирующие детали. Сварку выполняют без использования присадочного материала.

Задача

Условие прочности для стыковых сварных швов:

сг = — <R ■у

W т wy • С

W

Расчетную длину стыкового шва определяем с учетом кратера и непровара: l_w=l-2t

l_w=200-2■ 12= 116мм R_wy=0,85’Ry (т.к. визуальный контроль качества шва)

R_y -расчетное сопротивление стали по пределу текучести таблица 51* (СНиП) R_y=260 МПа

Проверяем прочность стыкового шва

430 • 10³

<260-1

12-176 203,6 МПа <260 МПа Прочность стыкового шва обеспечена.

21. Перечислить факторы, влияющие на прочность кладки при сжатии. Описать степень влияния на прочность кладки: прочности камня и прочности раствора.

Подобрать сечение центрально-сжатой колонны жилого дома, выполненной из силикатного Ml50 и раствора М75. Высота этажа //=3,3 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента на­дежности по ответственности N = 640 кН. Проверить несущую способность колонны.

ОТВЕТ

На прочность кладки при сжатии влияет прочность камня и раствора, форма и размеры камней, наличие пустот, качество кладки, уход за ней и система перевязки.

Установлено, что какой бы высокой прочности не использовался раствор, прочность кладки всегда будет меньше прочности камня. Поэтому применение для обычных кладок растворов высоких марок неэкономично. Задача

Площадь сечения центрально-сжатой колонны выражаем из условия прочности:

N

N < т- ер • R • А ^ А =

^g m_g'(p'R

Задаемся m_g = 1; <р = 1.

Расчетное сопротивление кладки сжатию Я=2МПа.

А = - 320000мм² b = h = л[А = л/320000 = 565мм принимаем

размер столба кратно размеру кирпича с учетом швов 640x640мм А=640²=409600мм²

Проверяем прочность принятого сечения столба.

/77 , = 1 так как Ь>30см

Определяем гибкость столба:

й^гУ\7\7\7^ 13

лЛ.Ш.т 14

Q-s, 19

6 22

6 22

b = tfw = ^/з -1,3 - 10^б = 158мм 22

w^b 22

2 2 _с Ah 160-320 320 _{опг1п6 3} 22

⁷s„p ^Ь 24

8 8 24

f 28

f 30

f 32

±Т 33

ГЯ7 35

^/а'⁼г!^{=1б,б7мпа} 44

\ Кы_. А. 44

f 51

¹*щ= — = = 2,6-10 мм 62

2,6-10*-200 62

Упругая характеристика кладки а = 750 Коэффициент продольного изгиба ср = 0,95

= 1 • 0,95 • 2 • 409600 = 778240// = 778,24кН N = 6А0кН < N_ce4 = 778,24кН Окончательно принимаем сечение 640x640мм.

22. Назвать виды армирования железобетонных колонн по представленным на рисунке их поперечным сечениям.

Подобрать армирование центрально сжатой железобетонный монолитной колонны расчетной высотой lo⁼l_eff ⁼ 3,6 м. Размеры поперечного сечения колонны 400x400 мм, бетон класса С25/30. Нагрузка, действующая на колонну Nsa ⁼ 3000 кН. Для армирования колонны применяется горячекатаная сталь класса S500.

а)

б)

I

1

<

N

«

N

/'

-С1

а

^аь

А

т

ОТВЕТ

Армирование колонн: а) сварными каркасами; б) вязаными каркасами: каркасы; 2 — соединительные стержни; 3 — хомуты;

Задача

fa

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd = ——. f_ck -

Ус

нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), у_с- частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 у_с=1,5)

^/а'⁼г!^{=1б,б7мпа}

2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):

f_yd ⁼ 450 МПа

3. Случайный эксцентриситет принимаем максимальным из следующих значений:

е„ =тзх<^^; —; 10мм I = \ ^^0 = 6мм: ■^^■ = 13,3мм; Юлш [600 30 J [ 600 30

\ Кы_. А.

I ^ ^ ^ 5

е_а = 13.3л/л/

1. Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффициента продольного изгиба

^ⁱ⁼^^6ff/h ^=ЗШ/т = ^{9 и} 400 = 0,033 по табл. 7.2 находим

(р=0,92.

4. Расчет армирования колонны со случайным эксцентриситетом производим из условия

Nsd — ^Rd =<р-(а-f_cd • А_с + f_yd • A_sj_ot)

Требуемая площадь сечения арматуры

--<*■ fed'А А >-2

sJot

fyd

где A=b-h - площадь сечения сжатого бетона

зооо-ю³

-1-16,67 • 400-400

0. 92 ?

Л _ш ^ = 1319лш²

’ 450

5. По сортаменту подбираем 4022; A_sl = 1520мм² S500 симметрично располагаемых в сечении.

22. Дать определение понятию «железобетон». Раскрыть преимущества железобетона.

Проверить несущую способность центрально сжатой монолитной железобетонный колонны расчетной высотой lo⁼l_efr 3,0 м. Размеры поперечного сечения колонны 300x300 мм, бетон класса С25/30. Нагрузка, действующая на колонну Nsa ⁼ 1950 кН. Армирование колонны 4016 S400.

ОТВЕТ

Железобетон представляет собой комплексный строительный материал в виде рационально соединенных для совместной работы в конструкции бетона и стальных стержней.

К основным преимуществам железобетона, обеспечивающим ему широкое распространение в строительстве:

1. относятся: огнестойкость, долговечность, высокая механическая прочность;

1. хорошая сопротивляемость сейсмическим и другим динамическим воздействиям;

2. возможность возводить конструкции рациональной формы;

3. малые эксплуатационные расходы (по сравнению с деревом и металлом);

4. хорошая сопротивляемость атмосферным воздействиям;

5. возможность использования местных материалов. Затраты энер­гии на производство железобетонных конструкций значительно ниже, чем металлических и каменных.

Задача

f

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd = ——. f_ck -

Ус

нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), у_с- частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 у_с = 1,5)

f_cd= — = 16,67МПа

1. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):